Czarne dziury jako źródła energii jądrowej. Szalone badanie
Para naukowców z Uniwersytetu Tianjin Zhan-Feng Mai i Run-Qiu Yang w Chinach zaproponowała rewolucyjne rozwiązanie. Według nich mikroskopijne czarne dziury mogłyby teoretycznie zostać wykorzystane jako źródło energii na Ziemi.
Według ich obliczeń te niezwykłe obiekty mogłyby pełnić funkcje akumulatorów i reaktorów jądrowych. Mogłyby dostarczać energię w skali gigaelektronowoltów.
Dla porządku - w fizyce jeden elektronowolt jest miarą energii kinetycznej uzyskanej przez pojedynczy elektron, który przyspiesza, przemieszczając się przez próżnię, w której zachodzi różnica potencjału elektrycznego równa jednemu woltowi.
Wszechświat jest pełen czarnych dziur
Astrofizycy twierdzą, że Wszechświat jest pełen czarnych dziur, choć nie zawsze są one łatwe do wykrycia. Z obserwacji, w których udało się nam zaobserwować te niezwykłe ciała niebieskie, wiemy, że posiadają one masę większą od naszego Słońca od około pięciu do dziesiątek miliardów razy. Nauka teoretyczna zna jednak jeszcze jedną kategorię czarnych dziur. To tzw. pierwotne czarne dziury, które mogą mieć rozmiary subatomowe.
Czarne dziury, jakie zdarza się obserwować naukowcom w kosmosie, powstają na skutek zapadnięcia się jąder supermasywnych gwiazd. Pierwotne czarne dziury z kolei powstały najprawdopodobniej w wyniku nadmiernego zagęszczenia pierwotnej plazmy, która wypełniała Wszechświat tuż po Wielkim Wybuchu.
Słowami, które najczęściej towarzyszą pojęciu „pierwotnych czarnych dziur”, są „najprawdopodobniej”, „teoretycznie” itd. Jest tak nie przez przypadek. Tak naprawdę bowiem, nikt nie wie, czy taki rodzaj czarnych dziur w ogóle istnieje. Naukowcy mają nadzieję, że tak. To otworzyłoby przed ludzkością, niespotykane wcześniej możliwości.
Więcej na temat zagadek kosmosu przeczytasz na Spider's Web:
Jak wyjaśniają naukowcy z Chin baterie, których używamy, przekształcają energię reakcji chemicznych w elektryczną. Reaktory jądrowe wykorzystują (choć nie wprost) moc reakcji rozpadu jąder atomowych do produkcji energii. Pierwotne czarne dziury natomiast mogłyby teoretycznie wytwarzać prąd, łącząc mechanizmy działania zarówno baterii, jak i reaktorów jądrowych. Zhan-Feng Mai i Run-Qiu Yang dodają:
Biorąc pod uwagę fakt, że czarna dziura ma niezwykle silną siłę grawitacji, pojawia się interesujące pytanie: rozważając przynajmniej teoretycznie, czy moglibyśmy wykorzystać siłę grawitacji czarnych dziur do generowania energii elektrycznej, tj. wykorzystać czarne dziury jako baterie? W naszej pracy teoretycznie dowodzimy, że możemy wykorzystać pierwotną czarną dziurę jako baterię wielokrotnego ładowania.
Jest tylko jeden problem...
Z mikroskopijnymi czarnymi dziurami wiąże się jednak pewien bardzo poważny problem. Jest nim promieniowanie Hawkinga. To określenie na masę, jaką traci czarna dziura na skutek interakcji jej horyzontu zdarzeń z polami kwantowymi w jej pobliżu. Im mniejsza czarna dziura, tym szybciej traci ona swoją masę. W związku z tym czarna dziura o wielkości porównywalnej z atomem mogłaby utracić całą swoją masę w bardzo krótkim czasie.
Jednocześnie, naukowcy spodziewają się, że mikroskopijna czarna dziura bardzo szybko pochłaniałaby materię ze swojego toczenia, co mogłoby skutecznie uniemożliwić pozyskanie czegokolwiek z przestrzeni wokół niej.
Mai i Yang twierdzą jednak, że można temu zaradzić. Według nich możliwe byłoby uzupełnianie pierwotnej czarnej dziury powyżej pewnej masy w taki sposób, aby wytwarzała ona energię elektryczną. Czarna dziura wielkości atomu, która posiadałaby masę od 1015 do 1018 kg, powinna być w stanie wytworzyć energię elektryczną po uzupełnieniu jej odpowiednio naładowanymi cząstkami.
Naukowcy obliczyli też, że w pierwotna czarna dziura mogłaby przekształcić 25 proc. masy wejściowej w energię. Innymi słowy, charakteryzowałaby się ona 25-procentowym wskaźnikiem wydajności. Dla porównania większość dostępnych dziś na rynku paneli słonecznych ma wydajność poniżej 23 proc.
Trzeba zaznaczyć, że rozważania na temat pozyskiwania energii z pierwotnych czarnych dziur (o ile w ogóle istnieją) są czysto teoretyczne. Taki obiekt jest niemożliwy do przechwycenia jakimś sposobem z kosmosu. Nie da się go też wytworzyć na Ziemi.
Czemu służą więc takie propozycje? Naukowcy są zdania, że ich analiza otwiera kilka interesujących tematów do przemyśleń. W szczególności, jak sądzą, model czarnej dziury pełniącej rolę reaktora wytwarzającego energię elektryczną wnosi wiele do badań nad ciemną materią. To z kolei daje nadzieję, na to, że być może pewnego dnia moglibyśmy wykorzystać jedną z najbardziej tajemniczych i nieuchwytnych form materii we Wszechświecie do zasilania naszej cywilizacji.
